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吴忠超《不断持续的幻觉——霍金点评爱因斯坦相对论文集》中译本序  

2015-10-10 16:22:36|  分类: 科学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中译本序


       牛顿曾经说过:“我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩……而对于展现在我面前的浩瀚的真理海洋,却全然没有发现。”“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。”
       人们通常认为,在这里够格充当巨人的应是哥白尼、伽利略和开普勒。但远为重要的巨人却应该是阿基米德。阿基米德的年代甚至比哥白尼的年代还早17个世纪。有人说过,他是世界上第一个物理学家,第一个应用数学家。他在物理学上的贡献主要是静力学、流体静力学和杠杆原理,在数学上的贡献是原始的积分法和无穷级数求和。他是有史以来最伟大的三位数学家之一(另外两位是牛顿和高斯)。尤为奇特的是,在他之前没有一个巨人的肩膀可以让他站上去,可以说他几乎是无中生有的。
       牛顿的天才是无与伦比的。他是经典力学的创立者。他发现了白光分解和提出了光的微粒说。他和莱布尼茨各自独立地发现或发明了微积分。牛顿的动力学和微积分是阿基米德静力学和积分学思想的发展。他认为地上的自由落体和星体的运行都起源于万有引力,从而发现了引力定律。
       爱因斯坦是牛顿之后的最伟大的科学家。他是狭义相对论的主要创立者,量子论的重要创立者和广义相对论的创立者。他的贡献几乎涵盖了物理学所有领域,甚至涉及化学领域。
       在狭义相对论方面,他把伽利略一牛顿体系中的伽利略相对性原理推广到法拉第一麦克斯韦的电磁学体系。他引进了光速不变原理,使得同时性不再是绝对的,进而排斥了超距作用,并导致能量和质量的等效性。
       为了使引力论和他的相对论思想相协调,他引进了等效原理,加速坐标系中的惯性力和引力是无法区分的。直至广义相对论的等效原理的提出,伽利略比萨斜塔实验,即惯性质量和引力质最等同的科学含义才得到充分的揭示。引力场由时空的弯曲度规体现,自由粒子沿测地线运行。物质的分布使时空弯曲甚至改变其拓扑结构。至此.无论在阿基米德静力学中,还是在牛顿动力学中被认为固定的时空背景才参与到物理演化中来。
       爱因斯坦把他的场方程应用于整个宇宙,开创了相对论性宇宙学。爱因斯坦学说变革了人类的时空观和宇宙观。
       这本文集收录的只是爱因斯坦对相对论的贡献。本书的编者霍金是剑桥大学卢卡斯数学教授,牛顿和狄拉克是他的这个教席的两位伟大的前任。作为当代最伟大的引力物理学家,他对爱因斯坦学说的评论特别值得关注。
       2007年4月,他在佛罗里达体验了“失重之旅”,以身试法验证了等效原理,可谓现代版的比萨斜塔实验。
       霍金本人的最著名的贡献是发现了弯曲时空的热性,即通常称为黑洞的霍金辐射:在这个场景中,引力论、量子论和热物理得到完美的统一。他由此开创了引力热力学的新学科。
       他还把费恩曼的路径积分量子论和广义相对论相结合,提出无边界宇宙的思想,实现了宇宙创生的无中生有的场景,进而摒除了长期困扰人类的第一推动问题,从而开创了量子宇宙学的新学科。宇宙没有以外,宇宙创生也没有以前,因为宇宙和时空不可分离。霍金认为,这是他的更重要的贡献。
       书名“不断持续的幻觉”取自于爱因斯坦悼念好友贝索的文字:“对于像我们这些信仰物理学的人而言,过去、现在和未来之间的区别只不过是一种不断持续的幻觉。”众生万象都将在时间中寂灭,唯有科学艺术之花永葆其青春。
   

吴忠超
2008年8月26日于杭州望湖楼


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